复合硅改性热处理杨木的制备及性能

摘要

【目的】针对木材树脂改性剂释放甲醛不环保,无机改性材吸湿性高等问题,将廉价易得的硅石粉溶液化,再有机杂化,制得高渗透、环保、防火的水溶性木材复合硅改性剂,通过真空加压浸渍处理和热处理联合改性,可以有效提高木材的物理力学和阻燃等性能。【方法】分别制备硅油复合硅改性剂(SC2)和偶联剂杂化硅改性剂(HS2),对人工林杨木进行浸渍处理,再将浸渍材进行高温热处理,测试分析复合硅改性材及其热处理材的物理力学性能和阻燃性能。【结果】热处理使未处理材和改性材的质量与绝干密度均下降,硅油复合硅改性材(W-SC2)热处理后的质量损失率与绝干密度损失率最大。与W-SC2相比,硅油复合硅改性热处理材(TW-SC2)的吸湿率增大;偶联剂杂化硅改性热处理材(TW-HS2)的吸湿率较偶联剂杂化硅改性材(W-HS2)明显降低,抗吸湿性改善明显。与杨木未处理材(W)相比,各组改性材的力学性能均显著提高,且明显优于TW-SC2。W-HS2的点燃时间比W延迟8 s,火灾指数由0.043 m2s/kW增大至0.140 m2s/kW,TWHS2的点燃时间比W延后9 s,火灾指数比W-HS2提高了64.3%。与W相比,TW-HS2的总热释放量减小29.4%,热释放速率峰值下降,且第二热释放速率峰值出现时间延后;W-HS2和TW-HS2的总生烟量比W大;HS2浸渍改性联合热处理,可以提升木材阻燃性能。改性材的热降解速率较未处理材降低明显,热稳定性提高,说明HS2改性剂具有明显的促进成炭作用。【结论】以硅石资源为主要原料,有机杂化制得环保、高效的木材复合硅改性剂HS2,通过真空加压浸渍-热处理联合改性工艺,可有效改善人工林杨木的物理力学和阻燃等性能,实现其绿色改性,应用前景广阔。